建筑节能技术的开发与应用研究

丁 泽 洪

(上海电力监理咨询有限公司，上海 200031)

0 引言

建筑行业是高能耗产业，在建筑施工和投入使用后，都会产生巨大的能源消耗。在能源压力与日俱增的情况下，开发建筑技能技术已成为建筑行业的必然发展方向。我国建筑技能技术的研究起始于20世纪80年代，经过近40年的发展，已经取得显著成效。对建筑类型的覆盖越来越全面，从住宅建筑到公共建筑，从民用建筑到工业建筑。相关标准制度的建设也取得重要突破，实施细则越来越具体，为建筑节能技术开发提供了良好基础。有必要在总结建筑节能技术发展现状的基础上，加快研究成果向应用成果的转化，彻底改变建筑行业的高能耗状况。

1 建筑节能技术开发现状

1.1 节能建筑的发展

建筑节能技术开发是研究在建筑全生命周期内，物料生产、建筑设计、施工过程、运行维护、拆除回收等各个环节的节能措施。具体研究方向建筑工程的各个专业，涉及到材料技术、新能源技术、施工工艺、建筑节能化设计等。节能建筑是应用各种节能技术的产物，在其建设和使用过程中，能够将传统能源的消耗量降至最低，同时满足建筑照明、通风空调、采暖等方面的需求，提升建筑居住舒适度，满足人们的生活需求。从节能建筑的发展现状来看，在同等功能性能条件下，通过综合运用建筑一体化技术、照明节能技术、新型保温隔热技术、供冷供热新技术等，能够将建筑能耗降低50%以上，从而有效缓解能源压力。但也必须认识到，目前我国节能建筑与发达国家的先进水平相比，仍有较大差距。比如我国节能建筑外墙传热系数是国外先进水平的4倍～5倍，屋顶传热系数为2.5倍～5.5倍，门窗透气性为3倍～6倍，由此导致建筑自身保温隔热性能仍有较大提升空间，需要加快相关技术研究，弥补建筑自身结构的不足[1]。

1.2 建筑节能标准体系建设

国家对建筑行业的节能化发展给予了高度重视，特别是近10年来，建筑节能标准体系不断完善，并制定了相应的政策法规，为建筑节能技术的研发和应用提供了法律保障。比如新《中华人民共和国可再生能源法》明确提出鼓励发展太阳能光热技术、光伏发电系统、供热制冷技术等，并制定了相应的技术规范和经济政策。《民用建筑节能条例》对新建和既有建筑运行节能的法律责任作出明确规定，全面适用于住宅建筑、办公建筑、商业建筑等。《公共机构节能条例》对公共机构建筑的节能规划、管理、保障措施等作出规定，极大的推动了全国建筑节能工作的法制化发展。此外，《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》《关于推进夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造的实施意见》等配套政策的陆续实施，也为建筑节能技术开发提供了良好环境。应随着相关技术的发展，继续对建筑节能标准体系进行补充和完善，从而为实际工程建设活动提供具体指导[2]。

1.3 建筑节能的新成果

从具体的建筑节能开发情况来看，新的技术成果不断涌现，使我国建筑平均能耗水平得到逐步控制。比如达到节能标准50%的建筑采暖能耗约为12.5 kg/m2标准煤，虽然相比于发达国家仍有差距，但已经使建筑采暖能耗得到明显下降。这与新型保温隔热材料、墙体保温隔热形式设计、屋面节能技术和门窗节能技术等的应用都有密切关系。比如外窗保温隔热技术中使用的低辐射Low-e镀膜，通过在玻璃表面镀金属或氧化物薄层，改变阳光透过率，增加玻璃表面的辐射换热热阻，提高其保温性能。比如镀层为SnO2/Ag/SnO2的镀层玻璃，各镀层厚度依次为40 nm,7 nm,40 nm，可将玻璃可见光透过率调节至0.86，将太阳辐射透过率调节至0.73，非常适合冬季寒冷地区的使用需求。此外，新能源技术也得到快速发展，太阳能技术、地缘热泵技术等逐渐成熟，在建筑中的应用可代替传统能源，在减少传统能源消耗的同时，降低环境污染，具有极高的应用价值[3]。

2 建筑节能技术的实际应用策略

2.1 外墙节能技术的应用

建筑外墙对于建筑自身的保温隔热性能有重要影响，随着相关技术研究的发展，目前已形成多种外墙保温技术，大体可分为单一墙体保温技术和复合墙体保温技术两大类。其中，单一墙体保温技术又称墙体自保温技术，即不需要采用其他保温措施即可满足建筑外围护结构传热系数要求。比如采用烧结保温砌块、夹心和空腹填充材料等，采用烧结保温砌块的建筑墙体传热系数可降低到0.3 W/(m2·K)以下，采用新型复合保温砌块可降低到0.2 W/(m2·K)以下。复合墙体保温技术则是通过假设保温隔热层，提高建筑保温隔热性能。常用的保温材料包括加气混凝土块、水泥聚苯板、EPS板等。外墙外保温系统由保温层、抹面层、胶粘层和饰面层等部分组成，通过控制好各层之间的施工技术，可以有效发挥其保温隔热性能。

2.2 暖通空调节能技术的应用

暖通空调是建筑能耗的一个重要方面，关于暖通空调节能技术的研究也受到高度重视。建筑暖通系统可以看做热源、管网、热力用户三部分组成的系统，要确保人员供热量与建筑需热量一致，从而降低不必要的能耗。在此方面，通过采用自动控制技术，根据需要调节供暖出力，可以有效节约热源能耗。通过采用玻璃棉和聚氨酯等保温材料对供热管网进行保护，可以降低热力传输过程的消耗，使其保温率提升到93%以上。在空调节能技术方面，冷水机组技能技术、水泵变频技术等的应用，可以有效降低空调能耗，同时满足室内空气和温度调节需要。

2.3 照明节能技术的应用

相关统计结果显示，建筑照明用电消耗约占总电量消耗的10%，主要是由于传统建筑低效照明设计导致的，具有较大的节能空间。降低建筑照明能耗可以从两方面着手：一是采用新型节能灯具，二是利用先进的照明控制技术，降低不必要的照明能耗。目前市面上的新型节能灯具越来越多，可以根据建筑设计要求，搭配各种类型、样式的节能灯具，并优先适用显色性好、寿命较长的灯具。比如目前在节能建筑中广泛使用的紧凑型荧光灯、T5和T8荧光灯、节能LED灯等。与此同时，通过采用先进的传感器技术和声控技术等，根据场景实际照明需求控制灯具启停、调节照明光线强度，充分满足节能设计要求。

2.4 可再生能源的利用

可再生能源技术的应用可代替部分传统能源供应，从而达到节约传统能源的目的。而且太阳能和地源热泵技术等属于清洁能源技术，在节能的同时还可以降低建筑污染排放。目前太阳能技术已经较为成熟，在建筑节能设计中得到了广泛应用，包括太阳能热水技术、光伏发电技术、太阳能制冷空调技术、太阳能供热采暖技术等。在农村地区，还可以推广被动式太阳房，提高建筑的综合节能效果。地缘热泵技术则是利用浅层地热能为建筑进行供热或制冷，还可以与太阳能技术复合使用。通过向地源热泵输入少量的太阳能或电能，将低温位热能转移到高温位热能。在冬季时，可以将存储在地层中的热量提取出来，为室内供暖，在夏季时，可以将室内热量抽取出来，释放到地层中。应在加快这些新能源技术的推广和利用的同时，逐步代替传统能源的使用。

3 结语

建筑节能技术开发取得了重要进展，通过对其发展现状进行分析，可以为实际工程提供参考，更加全面的应用各类建筑节能技术。在此基础上，加快技术研究成果的转换，不断提高节能建筑标准，可以持续降低建筑生产和使用能耗，最大化的为建筑行业可持续发展提供支持。